Функции. Прототип функции. Локальные, глобальные переменные. Формальные параметры (язык C) презентация

Содержание
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование
Функции
Автор
Пример
Пример
Пример
Передача параметра по ссылке
Формальные параметры
Глобальные переменные
Локальные переменные
Прототип функции

Понятие функции
Функции - это самостоятельные единицы программы, предназначенные для решения конкретных подзадач, обычно повторяющиеся несколько раз.
Перед использованием функция должна быть объявлена
Все функции в языке Си – глобальные, т.е. функция не может быть объявлена внутри другой функции
В Си можно объявить функцию с помощью прототипа, т.е. заголовка функции, а полное ее описание сделать после функции main()
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Объявление функции
тип <имя функции> (список параметров)
{
тело функции
}
Функция может возвращать результат
Тип определяет тип значения, которое возвращает функция
Если тип не указан, то по умолчанию функция возвращает целое значение (типа int).
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Список параметров функции
перечень типов и имен параметров, разделенных запятыми.
Функция может не иметь параметров, но круглые скобки необходимы в любом случае.
Пример правильного списка параметров:
f (int х, int у, float z);
Пример неправильного списка параметров:
f (int х, у, float z);
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Оператор return
вызывает немедленный выход из текущей функции и возврат в вызывающую функцию.
используется для возврата значения функции.
в теле функции может быть несколько операторов return, но может не быть ни одного.
если нет return, возврат в вызывающую программу происходит после выполнения последнего оператора тела функции.
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Пример функции 1. Возведение неотрицательного числа а в натуральную степень b
float step (float a, int b)
{ int i; float s;
if(a<0) return (-1); /* основание отрицательное */
s=1;
for ( i=b; i; i--) s*=a; //s=s*a;
return s;
}
Эта функция возвращает значение -1, если основание отрицательное, и аb, если основание неотрицательное.
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Пример программы, использующей функцию step ():
#include
float step (float , int ) ; //прототип функции
main()
{float x; int y;
printf (" \nВведите основание степени x="); scanf ("%f", &x);
printf (" Введите показатель степени y="); scanf ("%d", &y);
if (step (x,y) +1) printf(" x в стпени y=%f\n", step(x,y));
else printf(" основание отрицательно \n");
}
float step(float a, int b)
{
… return s;
}
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Пример функции 2. функция для нахождения наибольшего из двух целых чисел
a) int max(int a, int b)
{int m;
if(a>b) m=a; else m=b;
return m;}
b) без использования дополнительной переменной:
int max(int a, int b)
{ if(a>b) return a; else return b;}
c) короткий if (без ветви else) :
int max(int a, int b)
{ if(a>b) return a; return b;}
d) c использованием условной операции:
int max(int a, int b){ return (a>b)? a: b;}
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Формальные и фактические параметры функции
Формальные параметры - это переменные, объявленные при описании функций как ее аргументы.
Фактические параметры - это параметры, с которыми функция вызывается для выполнения
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Область видимости переменных
Область действия (видимости) переменной - это правила, которые устанавливают, какие данные доступны из данного места программы.
С точки зрения области действия переменных различают три типа переменных:
глобальные
локальные
формальные параметры.
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Локальные переменные
Это переменные, объявленные внутри функции.
Локальная переменная доступна внутри блока, в котором она объявлена.
Локальная переменная существует пока выполняется блок, в котором эта переменная объявлена. При выходе из блока эта переменная (и ее значение) теряется.
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Глобальные переменные
Это переменные, объявленные вне какой-либо функции.
Могут быть использованы в любом месте программы, но перед их использованием они должны быть объявлены.
Область действия глобальной переменной - вся программа.
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Недостатки использования глобальных переменных
они занимают память в течение всего времени работы программы;
делает функции менее общими и затрудняет их использование в других программах;
использование внешних переменных делает возможным появление ошибок из-за побочных явлений. Эти ошибки, как правило, трудно отыскать.
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Формальные параметры
используются в теле функции так же, как локальные переменные.
Область действия формальных параметров - блок, являющийся телом функции.
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Параметры-значения
Все аргументы функции передаются по значению
При вызове функции в стеке выделяется место для формальных параметров функции, и туда заносится значение фактического параметра, т. е. значение параметра при вызове функции.
Далее функция использует и меняет значения в стеке. При выходе из функции измененные значения параметров теряются.
В языке С вызванная функция не может изменить переменные, указанные в качестве фактических параметров в функции при обращении к ней.
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Пример 3. Передача данных по значению (1)
void swap(int a, int b)
{
int tmp;
tmp = a;
a = b;
b = tmp;
}
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование
#include
//прототип функции
void swap(int a, int b);
void main( )
{
int x = 5, y = 10;
printf (“Вначале x = %d и y = %d\n”, x, y);
swap(x, y);
printf (“Теперь x = %d и y = %d\n”, x, y);
}
void swap(int a, int b) //реализация функции
{ … }

Пример 3. Передача данных по значению (2)
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование
main ()
{
int x = 5, y = 10;
printf (“Вначале x = %d и y = %d\n”, x, y);
swap(x, y);
printf (“Теперь x = %d и y = %d\n”, x, y);
}
void swap(int a, int b)
{
int tmp;
tmp = a;
a = b;
b = tmp;
}
temp
5
10
5

Параметры - ссылки
Для возможности изменения внутри функции значений переменных, являющихся параметрами этой функции, необходимо передавать в функцию не значения этих переменных, а их адреса
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Пример 3a. Передача данных по ссылке (1)
void swap1(int *a, int *b)
{
int tmp;
tmp = *a;
*a = *b;
*b = tmp;
}
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Пример 3a. Передача данных по ссылке (2)
#include
void swap1(int* a, int* b); //прототип функции
void main( )
{
int x = 5, y = 10;
printf (“Вначале x = %d и y = %d\n”, x, y);
swap1 (&x, &y);
printf (“Теперь x = %d и y = %d\n”, x, y);
}
void swap1 (int* a, int* b) //реализация функции
{ … }
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Пример 3а. Передача данных по ссылке (3)
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование
main ()
{
int x = 5, y = 10;
printf (“Вначале x = %d и y = %d\n”, x, y);
swap1 (&x, &y);
printf (“Теперь x = %d и y = %d\n”, x, y);
}
void swap1 (int* a, int* b)
{
int tmp;
tmp = *a;
*a = *b;
*b = tmp;
}
temp
5
10
5
адрес1
адрес2

Передача массивов в функцию
Если в качестве аргумента функции используется массив, то необходимо в качестве формального параметра передать адрес начала массива.
Адрес любого другого элемента массива можно вычислить по его индексу и типу элементов массива.
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Пример 4. Функция поиска максимального значения в массиве (1)
int max_m (int *a, int N)
{int im, j;
im = 0;
for(j = 1; j < N; j++)
if(a[j] > a[im]) im = j;
return a[im];
}
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Пример 4. Функция поиска максимального значения в массиве (2)
#include
int max_m(int *a, int N);
void main( )
{int N, i, mas[100], max;
puts(“Введите размер массива, но не более 100”);
scanf(“%d”, &N);
for(i = 0; i < N; i++) mas[i] = random(100);
max=max_m (mas, N);
printf(“Максимальный элемент равен %d”, max);
}
//реализация функции max_m
int max_m(int *a, int N) { … }
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Передача матриц в функцию через параметры
Для передачи матрицы в функцию в качестве параметров нужно указать
адрес начала вспомогательного массива указателей на начала срок матрицы
размерность матрицы: количество строк и столбцов
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Пример 5. Поиск строк матрицы, не содержащих нулей
Имеются две матрицы А и В натуральных чисел размерностью Na x Ma, Nb x Mb соответственно.
Вычислить произведение элементов в тех строках матриц А и В, которые не содержат нулевых элементов.
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Постановка задачи
Исходными данными для этой задачи являются:
Na, Nb – количество строк в матрицах,
Ma, Mb – количество столбцов в матрицах; целые числа, вводятся с клавиатуры.
А, В – матрицы, заполняются случайными числами в ходе выполнения программы.
Выходными данными являются произведения элементов выбранных строк матриц.
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Метод решения задачи
Решение нашей задачи можно разделить на несколько подзадач:
а) создание и заполнение матрицы заданного размера;
б) вывод матрицы на экран;
в) поиск строки, не содержащей нулей;
г) вычисление произведения элементов найденной строки.
Каждую из этих подзадач оформим в виде отдельной функции.
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Создание и заполнение матрицы (функции InitMatr)
Матрица создается динамически.
Заполняется с помощью датчика случайных чисел с параметром
В качестве параметров передадим в эту функцию размерность матрицы: M и N.
Память под матрицу выделятся динамически, с использованием дополнительного массива указателей на начала строк матрицы.
Сама функция возвращает адрес начала массива указателей на начала строк матрицы.
Функция вызывается дважды: для матрицы А и для матрицы В
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Схема алгоритма формирования матрицы
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Вывод матрицы на экран (функция OutMatr)
Через параметры в эту функцию будут передаваться:
размерность матрицы (передается по значению),
сама матрица (передается по ссылке на начало массива указателей).
Функция вызывается дважды: для матрицы А и для матрицы В
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Схема алгоритма вывода матрицы на экран
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Поиск строки без нулей и вычисление произведения элементов в строке
удобно оформить в виде отдельных функций. В качестве параметров передавать в эти функции
строку (одномерный массив)
ее размер (количество элементов в строке).
Функция поиска нулей возвращает 0, если нули в строке есть, и 1 , если нулей нет.
Функция вычисления произведения возвращает значение произведения.
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Алгоритм поиска строки без нулей
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Схема алгоритма вычисления произведения элементов строки матрицы (функция PrStr)
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Схема главной функции (1)
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Схема главной функции (2)
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Схема главной функции (3)
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Схема главной функции (4)
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Исходный текст программы (1)
#include
#include
//прототипы функций
int ** InitMatr (int N,int M);
//N,M -размерность матрицы; параметры-значения
//функция возвращает адрес созданной матрицы
void OutMatr(int **A, int N, int M);
//N,M -размерность матрицы;
//A - матрица, передается через адрес массива указателей
//на начала строк
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Исходный текст программы (2)
//---Функция определения в строке нулевых элементов ----
int NulStr (int *S, int M);
//S - адрес строки массива, M - кол-во элементов в строке
//---Функция вычисления произведения элементов в строке--
long int PrStr(int * S, int M);
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Исходный текст программы (3)
//--------Головная программа --------
main()
{ int ** A, **B ; //адреса исходных матриц}
int Na,Ma,Nb,Mb; // размерности матриц
//ввод исходных данных
printf("\nВведите размеры матриц A и B\n");
printf("Количество строк в матрице А Na=");scanf("%d",&Na);
printf (" Количество столбцов в матрице А Ma="); scanf("%d",&Ma);
printf (" Количество строк в матрице В Nb=");scanf("%d",&Nb);
printf (" Количество столбцов в матрице В Mb="); scanf("%d",&Mb);
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Исходный текст программы (4)
randomize();
A=InitMatr(Na,Ma); //Заполнение матрицы A
B=InitMatr(Nb,Mb); // Заполнение матрицы B
//Вывод исходных матриц на экран
printf ("\nMaтрица A\n"); OutMatr(A,Na,Ma);
printf("\nMaтрица B\n"); OutMatr(B,Nb,Mb);
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Исходный текст программы (5)
//printf ('Произведения элементов в строках без нулей ');
printf ("\n В мaтрице A:\n" );
for (int j=0; j
printf ( "\nСтрока %d P=%d", j, PrStr(A[j], Ma));
printf ("\n В мaтрице B:\n" );
for ( j=0; j
printf ( "\nСтрока %d P=%d", j, PrStr(B[j], Mb));
}
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Исходный текст программы (6)
//---------- функция заполнения матрицы ----------------}
int ** InitMatr (int N,int M)
{int ** A;
A=new int* [N];
for (int i=0 ; i< N; i++) A[i]=new int [M];
for (i=0 ; i< N; i++)
for (int j=0; j
return A;
}
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Исходный текст программы (7)
//----функция вывода матрицы на экран------}
void OutMatr(int **A, int N, int M)
{
for (int i=0 ; i< N; i++) {
for (int j=0; j
printf("\n");}
}
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Исходный текст программы (8)
//{--Функция определения в строке нулевых элементов ----}
int NulStr (int *S, int M)
{
for (int i=0; i< M; i++)
if (S[i]==0) return 0;
return 1;
}
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Исходный текст программы (9)
//--Функция вычисления произведения элементов в строке—
long int PrStr(int *S, int M)
{
long int P=1;
for (int i=0; i< M ; i++) P=P*S[i];
return P;
}
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Задания для
самостоятельного решения
Вариант 1.
Описать функцию next() без параметров, которая считывает с клавиатуры первый символ, отличный от пробела, и объявляет его своим значением. Использовать эту функцию для подсчета количества отличных от пробела символов вводимого текста.
Вариант 2.
Даны длины a, b, c сторон некоторого треугольника. Найти медианы треугольника, сторонами которого являются медианы исходного треугольника. Длина медианы, проведенной к стороне a, равна
Вариант 3.
Описать рекурсивную функцию root(f,a,b,eps), которая методом деления отрезка пополам находит с точностью eps корень уравнения f(x)=0 на отрезке [a,b]. (Считать, что eps > 0, a > b, f(a)*f(b) < 0). Найти с ее помощью один корень уравнения sin(x)=0.5.
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Вариант 4.
Разработать процедуру вычисления с заданной точностью eps по следующей итерационной формуле:
Вариант 5.
Разработать функцию поиска подстроки в массиве символов. При успешном поиске возвращать позицию подстроки относительно начала массива.
Вариант 6.
Даны три целые матрицы размером 9*4. Напечатать ту из них, в которой больше нулевых строк. Для подсчета количества нулевых строк, используйте функцию.
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Вариант 7.
Написать функцию, равномерно дополняющую строку пробелами до определенной длины и с ее помощью отформатировать простейший текст.
Вариант 8.
Даны три вещественных матрицы 4*4. Напечатать квадрат матрицы с наименьшим следом.
Вариант 9.
Ввести с клавиатуры матрицу 4*4 и подсчитать ее определитель. Процедуру подсчета определителя оформить в виде функции.
Вариант 10.
Написать функцию перевода строчных букв, введенного с клавиатуры текста, в прописные и обратно.
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Контрольные вопросы
по теме работы
Что такое функция?
Что такое прототип функции?
Чем отличаются глобальные и локальные переменные?
Что такое формальные параметры?
Как передать аргументы в функцию из головной программы по значению?
Как передать аргументы в функцию из головной программы при помощи указателей?
Каким образом функция возвращает значения в программу?
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Для чего нужен оператор return?
Как передать массив функции?
Где должна быть описана функция и где может располагаться тело функции?
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

Итоги
Рассмотренные вопросы:
Функции
Прототип функции
Типы переменных
Формальные параметры
25.04.2016
кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование

25.04.2016
каф. РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование
Библиографический список
Подбельский В.В., Фомин С.С. Курс программирования на языке Си: учебник. М.: ДМК Пресс, 2012. – 384 с.
Павловская Т.А. C/C++. Программирование на языке высокого уровня: учебник для студентов вузов, обучающихся по направлению "Информатика и вычисл. техника" СПб.: Питер, 2005. - 461 с.
Павловская Т. А., Щупак Ю. А. С++. Объектно-ориентированное программирование. Практикум. Практикум. — СПб.: Питер, 2006. — 265 с: ил.
Березин Б.И. Начальный курс C и C++ / Б.И. Березин, С.Б. Березин. - М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2001. - 288 с
Каширин И.Ю., Новичков В.С. От С к С++. Учебное пособие для вузов. – М.: Горячая линия – Телеком, 2012. – 334 с.